Кратко — основное отличие: в ионных кристаллах связь образуется электростатическим притяжением между противоположно заряженными ионами (не направленная связь), в ковалентных сетевых — атомы связаны прочными направленными ковалентными связями, образующими непрерывную трёхмерную сеть. Рассмотрим на примерах NaCl (ионная) и SiO2 (ковалентная сетевая).

Тип связи и кристаллическая структура

NaCl: ионная связь между Na+ и Cl−. Структура «галит» (rock-salt): Cl− образуют кубическую плотную упаковку (FCC), Na+ занимает все октаэдрические пустоты. Координационное число 6: каждый ион окружён 6 ионами противоположного знака. Связь ненаправленная.SiO2 (например кварц): ковалентная сеть: каждый Si связан сильно ковалентно с четырьмя O в тетраэдре (SiO4), каждый O связывает два Si (мостовой кислород). Получается непрерывная трёхмерная сеть связей — направленная, с небольшим числом лёгких перестроек полярности. Существует много полиморфов (кварц, кристобалит, стішовит и т.д.; при высоком давлении координация Si может увеличиваться).

Влияние на физические свойства

Механические свойства:NaCl: относительно мягкий (по сравнению с сетевыми ковалентными), легко расщепляется по определённым плоскостям ({100}) — легко делится (клевеит), хрупкий. При сдвиге ионных слоёв на одинаковые заряды сталкиваются — сильное отталкивание → хрупкость.SiO2: жёсткая и твёрдая сеть (тверже, чем NaCl), но тоже хрупкая (непластичная). Отсутствие простых скользящих плоскостей → высокая прочность и излом без пластичности; свойства могут быть анизотропны (кварц — анизотропен).Температура плавления:NaCl mp ≈ 801 °C.SiO2 (кварц) mp ≈ 1710–1720 °C — значительно выше, потому что разрывать сетевую ковалентную структуру сложнее.Электропроводность:NaCl: в твёрдом состоянии не проводит (ионы фиксированы в решётке); в расплаве или в растворе — хорошо проводит за счёт подвижных ионов.SiO2: практически изолятор при всех обычных условиях (связанные электроны, большая запрещённая зона ~8–9 эВ).Растворимость и химическая устойчивость:NaCl: хорошо растворим в воде — энергия гидратации превышает энергию решётки для солей типа NaCl.SiO2: практически нерастворим в воде, химически устойчив при нормальных условиях (растворяется в щелочах или плавиковой кислотой).Теплопроводность и термическое расширение:Зависит от конкретной структуры; сетевые ковалентные материалы могут иметь низкое или высокое теплопроводность (например, алмаз — очень высокая), аморфный SiO2 — низкая теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения для кварца. Ionic crystals имеют умеренную теплопроводность.Оптические и электрические свойства:Оба являются прозрачными в видимом диапазоне в чистом кристаллическом виде; оба имеют большие энергетические запрещённые зоны → изоляторы. Однако спектральные окна (например, NaCl — хорошее окно в ИК-области) различаются.

Дефекты и проводимость ионого типа

В ионных кристаллах легко образуются вакансии и междоузельные дефекты ионического типа; при нагревании или при растворении ионы становятся подвижными → ионная проводимость.В ковалентной сети дефекты образуются труднее; электронная проводимость можно изменить только сложным легированием или дефектами, но обычно SiO2 остаётся изолятором.

Практические применения, вытекающие из свойств

NaCl:Пищевая соль, химическое сырьё (производство Na, Cl2 и др.), антигололёдные реагенты.В лабораториях и оптике — кристаллические окна и призм в инфракрасной технике (NaCl прозрачен в ИК), хотя гигроскопичность и чувствительность к влаге ограничивают применение.В расплавах — электропроводящая среда для электролиза.SiO2:Основа для стекла и кварцевого стекла (optical glass, витражи, лабораторная посуда, высокотемпературные материалы).Оптоволокно (силика) — низкие потери в видимом/ИК и высокая химическая стабильность.Электроника: диэлектрик и изоляционный материал (SiO2 — ключевой материал для изоляции и пассивации в микроэлектронике).Кварцевые резонаторы (пьезоэлектрический кварц) — стабилизация частоты.Каталитические носители, силикагель как сорбент.Высокое термостойкое применение (шамоты, огнеупорные материалы).

Вывод (связь структура → свойства)

Ненаправленное электростатическое притяжение в ионных кристаллах даёт плотную упаковку с высокими координациями, хорошей растворимостью в полярной среде и ионной проводимостью в расплаве/растворе, но лёгкой расщепляемостью при механическом сдвиге. Направленные ковалентные связи в сетевых твердых соединениях создают жёсткую, устойчивую трёхмерную сетку: высокая температура плавления, твёрдость и химическая инертность, плохая растворимость и электронная изоляция — что делает такие материалы незаменимыми в оптике, электронике и конструкционных приложениях.

Если хотите, могу добавить рисунок/схему атомных расположений для наглядности или сравнить дополнительные параметры (плотность, модуль упругости, теплопроводность) с числовыми значениями.